Antes de desarrollar máquinas autorreplicantes para explorar el universo, debemos descubrir cómo apagarlas nuevamente

En 1948/49, el famoso informático, ingeniero y físico John von Neumann presentó al mundo su idea revolucionaria de una especie de robots autorreplicantes (también conocidos como “ensambladores universales”).

Con el tiempo, los investigadores involucrados en la Búsqueda de Inteligencia Extraterrestre (SETI) adoptaron esta idea, afirmando que las sondas autorreplicantes serían una forma efectiva de explorar el cosmos y que una especie avanzada ya podría estar haciéndolo. Entre los investigadores de SETI, las “sondas de Von Neumann” (como se las conoce) se consideran una indicación viable de especies tecnológicamente avanzadas (tecnofirma).

Dada la tasa de progreso con la robótica, es probable que solo sea cuestión de tiempo antes de que la humanidad pueda desplegar sondas Von Neumann , y la gama de aplicaciones es infinita. Pero, ¿qué pasa con las implicaciones de seguridad? En un estudio reciente realizado por el profesor de la Universidad de Carleton, Alex Ellery , explora el daño potencial que podrían tener las sondas de Von Neumann . En particular, Ellery considera la posibilidad de un crecimiento descontrolado de la población (también conocido como el “problema de la sustancia pegajosa gris”) y cómo una serie de controles inspirados en la biología que imponen un límite a sus ciclos de replicación lo evitarían.

El profesor Ellery ocupa la Cátedra de Investigación de Canadá en Robótica Espacial y Tecnología Espacial en el Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de la Universidad de Carleton, Ottawa. El artículo que describe sus hallazgos, titulado ” Refrenar la fecundidad de las máquinas autorreplicantes “, apareció recientemente en el International Journal of Astrobiology . Por el bien de este estudio, Ellery investigó cómo las sondas interestelares de Von Neumann podrían explorar la galaxia de la Vía Láctea de manera segura imponiendo un límite a su capacidad de reproducción.

Ensambladores universales en el espacio

Ellery conoce bien el tema de las sondas Von Neumann y sus aplicaciones (e implicaciones) para la exploración espacial y SETI. Si bien Von Neumann estaba interesado en las máquinas autorreplicantes como un medio para avanzar en las fronteras de la robótica y la fabricación, los investigadores involucrados en la Búsqueda de Inteligencia Extraterrestre (SETI) rápidamente aprovecharon el concepto. Durante la década de 1980, el astrónomo Frank Tipler utilizó el concepto de estas máquinas para promover el argumento de que no existía vida inteligente más allá de la Tierra.

Este argumento sigue siendo fundamental para la Paradoja de Fermi , que esencialmente establece que la supuesta probabilidad de vida inteligente en el Universo contrasta con la ausencia de evidencia de ello. Según Tipler, una inteligencia avanzada que precedió a la humanidad probablemente habría creado sondas Von Neumann hace mucho tiempo para explorar y colonizar la galaxia y habría tenido mucho tiempo para hacerlo. Como afirmó en su primer artículo sobre el tema, titulado “ Los seres inteligentes extraterrestres no existen ” (publicado en 1979):

“Supondré que tal especie eventualmente desarrollará un constructor universal autorreplicante con inteligencia comparable al nivel humano (tal máquina debería desarrollarse dentro de un siglo, según los expertos) y tal máquina combinada con cohetes actuales. la tecnología permitiría explorar y/o colonizar la Galaxia en menos de 300 millones de años”.

Teniendo en cuenta que la humanidad no ve evidencia de máquinas autorreplicantes en nuestra galaxia (y no ha sido visitada por ninguna), debemos asumir que no existen civilizaciones inteligentes, dice Tipler. Estas conclusiones provocaron una respuesta enérgica de Carl Sagan y William Newman en un artículo titulado ” El enfoque solipsista de la inteligencia extraterrestre ” (también conocido como “Respuesta de Sagan”), donde Sagan declaró que “la ausencia de evidencia no es la evidencia de la ausencia”. .” Este debate y el artículo de Tipler influyeron profundamente en Ellery, quien estaba estudiando en el Reino Unido en ese momento. Como le contó a Universe Today por correo electrónico:

“Cuando estaba en la universidad de Sussex haciendo la maestría en astronomía, me encontré con el concepto de sonda de Von Neumann. Y eso cautivó por completo mi imaginación y decidí cambiarme a la ingeniería y la robótica espacial. Básicamente, estaba tratando de descubrir cómo podría comenzar a trabajar en las sondas de Von Neumann, eventualmente. Después de mi doctorado, pasé un par de años trabajando en un hospital como físico médico y en la industria por un tiempo, y luego regresé a la academia”.

Tradicionalmente, el trabajo de Ellery se ha centrado en la robótica espacial, principalmente con rovers planetarios para la exploración marciana y otros aspectos como el mantenimiento de manipuladores y la eliminación de desechos espaciales. A través de esto, Ellery también ha mantenido una estrecha conexión con la comunidad de astrobiología, que se dedica a buscar vida extraterrestre en Marte y más allá. Si bien el concepto de máquinas autorreplicantes siempre estuvo en el fondo de su mente, fue solo hace unos años que surgieron programas de investigación que le permitieron trabajar en ello de manera oficial.

Como explicó Ellery, su reciente estudio considera a los robots autorreplicantes como un medio para construir infraestructura en la Luna (lo que facilitaría la exploración humana), pero tiene aplicaciones que van mucho más allá:

“Comencé a alejarme de los rovers y más al lado de las cosas de la utilización de recursos in situ [ISRU]. Ya sabes, minar la luna y ese tipo de cosas. De hecho, estaba trabajando en la impresión 3D como un mecanismo para aprovechar los recursos de la Luna. Entonces, una de las cosas que hemos hecho es imprimir en 3D un motor eléctrico. Este es un paso importante hacia la realización de máquinas robóticas de impresión 3D en la luna utilizando los recursos de Luna.

“La motivación principal en el fondo de mi mente era que estoy haciendo esto para tratar de construir una máquina autorreplicante. Y así, en cierto modo, se ha cerrado el círculo de mi interés original en usar máquinas autorreplicantes para explorar el cosmos, y sus implicaciones para el programa SETI, para la paradoja de Fermi, etc., que originalmente fue lo que me motivó a seguir este camino”.

Al igual que con todo lo relacionado con el avance tecnológico y el futuro de la humanidad en el espacio, hay cuestiones innegables que deben discutirse de antemano. Cuando se trata de máquinas autorreplicantes, existe la cuestión de si algún día podrían crecer más allá de nuestro control. Si por casualidad, algunos funcionaran mal y comenzaran a consumir todo lo que hay en su entorno (y multiplicándose exponencialmente en el proceso), los resultados serían desastrosos. Esta perspectiva especulativa se conoce como el escenario de la “baba gris”.

El problema con “Grey Goo”

El término “goo gris” (o “goo gris”) fue acuñado por el famoso ingeniero y pionero de la nanotecnología K. Eric Drexler. En su libro de 1986, Engines of Creation , plantea un experimento mental en el que los robots moleculares autorreplicantes podrían escapar de un laboratorio y multiplicarse hasta el infinito, lo que podría conducir a una catástrofe ecológica. Como lo describió Drexler:

“Los primeros replicadores basados ​​en ensambladores podrían vencer a los organismos modernos más avanzados. Las ‘plantas’ con ‘hojas’ no más eficientes que las células solares actuales podrían superar a las plantas reales, llenando la biosfera con un follaje no comestible. Las ‘bacterias’ resistentes y omnívoras podrían superar a las bacterias reales: podrían propagarse como polen, replicarse rápidamente y reducir la biosfera a polvo en cuestión de días. Los replicadores peligrosos fácilmente podrían ser demasiado duros, pequeños y de rápida propagación para detenerse, al menos si no nos preparamos. Ya tenemos suficientes problemas para controlar los virus y las moscas de la fruta”.

Si bien Drexler descartó la posibilidad de escenarios apocalípticos y luego declaró que deseaba no haber “usado nunca el término ‘goo gris'”, sin embargo, sintió que el escenario debía tomarse en serio. Como afirmó en su libro, este experimento mental dejó en claro que la humanidad “no puede permitirse ciertos tipos de accidentes con ensambladores replicantes”. La teoría de que tales máquinas podrían enloquecer y volverse hostiles a la vida ha sido explorada como una posible resolución a la Paradoja de Fermi (conocida como la ” Hipótesis Berserker “).

Ellery se hace eco de la declaración de Drexler al explicar cómo el escenario de la “baba gris” tiene más que ver con la percepción que con los hechos. Sin embargo, está de acuerdo en que es una perspectiva que amerita discusión y acción para garantizar que se puedan evitar los peores escenarios. Como él lo expresó:

“Es una idea más que otra cosa. No estoy convencido de lo realista que es. El problema es, es la pregunta más común, ‘¿qué piensas acerca de la autorreplicación descontrolada?’ Porque la gente imagina que una máquina autorreplicante es como un virus y se propagará. Lo cual podría hacer, pero solo en la medida en que haya recursos disponibles.

“[L]o que debemos tener en cuenta es que las máquinas autorreplicantes dan miedo. Tenemos que ser conscientes de que algunas personas tienen conocimiento y pueden moderar ese conocimiento, y así pueden apreciar el argumento racional. Otras personas están más enfocadas en el miedo que en la probabilidad. Pero la idea detrás de esto es poder frenar el proceso de autorreplicación y tratar de demostrar que estamos trabajando en ese problema, que no vamos directamente a esta máquina de autorreplicación sin pensar en las posibles consecuencias”.

Por lo tanto, dice Ellery, nos corresponde desarrollar medidas preventivas para garantizar que las sondas de Von Neumann autorreplicantes se comporten correctamente antes de que comencemos a experimentar. Para ello recomienda una solución inspirada en la biología celular.

¿Telómeros para robots?

La clave del enfoque de Ellery es el límite de Hayflick , un concepto en biología que establece que una célula humana normal solo puede replicarse y dividirse de cuarenta a sesenta veces antes de que se descomponga debido a la muerte celular programada (apoptosis). Este límite lo imponen los telómeros, las tapas protectoras en los extremos de las hebras de ADN dentro del núcleo de los cromosomas (células animales y vegetales) que se acortan progresivamente durante la replicación celular. En los últimos años, la investigación de los telómeros ha avanzado considerablemente gracias al creciente interés por los tratamientos antienvejecimiento.

De la misma manera, la propuesta de Ellery consiste en máquinas con “módulos de memoria” similares a los cromosomas, que contienen memoria genética en forma de secuencias de ADN. Estos módulos están compuestos por matrices volumétricas de celdas de memoria de núcleo magnético, cada una de las cuales está programada con “instrucciones genéticas” en forma de ceros y unos. Durante el proceso de replicación, la “máquina principal” copiará estas instrucciones en cada “máquina descendiente” y los telómeros se acortarán con cada replicación.

En este caso, los telómeros constituyen una cola lineal física de celdas de memoria en blanco que alimentan la matriz de memoria original que se va a leer. El número de estas celdas corresponde al número máximo de repeticiones, imponiendo así un Límite de Hayflick artificial. Así detalló el proceso:

“Cuando comienzas a copiar [una matriz], comienzas en un punto determinado, y eso está definido. Y luego, la copiadora va de uno a otro y copia cada uno con un núcleo magnético en blanco. El punto es que cuando lo copia, comienza en la posición uno con su copiadora, y luego pasa a la siguiente y comienza a copiar en el siguiente punto. No copia en el punto en el que se sentó.

“Entonces, lo que sucede es que a medida que copia, pierde esa primera generación, y luego la segunda generación le falta la primera posición, y luego comienza en la segunda posición y comienza a copiar. Siempre que no copie la primera posición, donde colocó su punto inicial, su copiador inicial, solo se copia en el siguiente cuadrado. Entonces estás recortando información.

“Ahora, para retener la información en ese bloque, puede agregar una cola de unidades. Y básicamente copia cada unidad a lo largo de la cola, y básicamente no copia la primera en la que aterriza. Entonces, cada generación es básicamente lo que obtienes, pierdes una celda de memoria. Entonces ese primer cuento en realidad no codifica nada. Es básicamente un telómero. Entonces, básicamente, planificas cuántas generaciones necesitas, [lo que] define qué tan larga es tu cola”.

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Aplicaciones potenciales

En su estudio, Ellery explora varias aplicaciones de los robots autorreplicantes, comenzando con la industrialización de la Luna. En cada caso, los robots se basan en la fabricación aditiva (impresión 3D) y la utilización de recursos in situ (ISRU) para fabricar la infraestructura necesaria para la habitación humana, así como más copias de sí mismos. Esto permitiría una presencia humana a largo plazo en la Luna, de acuerdo con los objetivos de la NASA, la ESA y las agencias espaciales china y rusa para las próximas décadas.

En particular, la NASA ha enfatizado que el principal objetivo del Programa Artemis es crear un “programa sostenido de exploración lunar”. Esto presenta una de las principales ventajas de las máquinas autorreplicantes, que es su capacidad para desarrollar recursos lunares y celestiales de manera sostenible. Ellery dijo:

“Cuando vamos a la Luna, tenemos dos opciones. Por el momento, el interés está en ir a la luna y extraer agua, y luego separar el hidrógeno y el oxígeno, y luego quemarlo como propulsor. Para mí, eso es un desperdicio. Eso no es sostenible porque estás tomando un recurso escaso y luego lo estás quemando, como lo hemos hecho en nuestra Tierra. ¿Por qué nos llevamos todos nuestros malos hábitos con nosotros?

“El otro enfoque, por supuesto, es observar los recursos y trabajar dentro de los límites de esos recursos. Entonces, si nos fijamos en los minerales. Los minerales están muy extendidos: minerales formadores de rocas comunes en la Luna y los asteroides. Básicamente, estaríamos enviando estas sondas a la Luna y otros lugares del Sistema Solar, donde sea que tengamos la intención de [construir bases]. Están tectónicamente muertos, son solo trozos de roca. Así que no veo nada de malo en utilizar esos recursos”.

Más allá de la Luna, Marte y la minería de asteroides, existe la posibilidad de crear hábitats espaciales (como los cilindros de O’Neill) en los puntos de Lagrange Tierra-Sol e incluso operaciones de terraformación. ¡Por último, pero no menos importante (por cualquier tramo de la imaginación) está el potencial para la exploración interestelar y el posible asentamiento de exoplanetas! Una vez más, Ellery enfatiza cómo esto tendrá implicaciones en lo que respecta a todo el SETI vs. METI (Inteligencia extraterrestre de mensajería):

“Estas sondas Von Neumann potencialmente actúan como exploradores. Están explorando vehículos para investigar ubicaciones objetivo antes de que los humanos vayan allí. Entonces, por supuesto, no tiene sentido enviar una nave mundial desde aquí a otro sistema estelar en el que nunca has estado. No tienes idea de lo que hay ahí. Desea enviar máquinas robóticas primero para brindarle información. Para que comprenda cuáles son las implicaciones, qué necesita llevar consigo, qué recursos necesita y qué recursos no necesita.

“Las sondas autorreplicantes son el mecanismo para realizar cualquier tipo de exploración espacial interestelar, se mire como se quiera. Siempre los usarás para tratar de explorar de antemano y enviar información, aunque solo sea para localizar otros planetas que son similares a la Tierra, que no sirven, o cuáles podrían servir (a los que podrías adaptarte). Y quizás lo más importante sería averiguar si hay vida inteligente y si representa una amenaza. Envías una sonda Von Neumann a un planeta y la civilización no sabe de dónde viene. Envías señales, ellos saben exactamente de dónde viene la señal”.

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Estas y otras consideraciones son primordiales dado que la humanidad se encuentra al borde de otra “era espacial”. Con múltiples planes para “regresar a la Luna”, explorar Marte, establecer una base e infraestructura permanentes, extraer asteroides y comercializar la órbita terrestre baja (LEO), existen innumerables consideraciones de seguridad, legales, logísticas y éticas que deben resolverse. por adelantado. Esto también es esencial cuando se mira más allá de las próximas décadas, donde las revoluciones tecnológicas y la posibilidad del Primer Contacto presentan ciertos riesgos existenciales.

En resumen, si planeamos desplegar sondas autorreplicantes para allanar el camino para los asentamientos humanos, debemos asegurarnos de que no se vuelvan locas y comiencen a consumir todo lo que esté a la vista. Esto es especialmente cierto si estas sondas se van a utilizar como exploradores, explorando la galaxia y tal vez actuando como nuestros embajadores ante civilizaciones extraterrestres. Hacer que la “muerte celular programada” sea parte de su diseño es una solución elegante que garantiza que nuestras creaciones se verán atenuadas por la mortalidad. ¡Solo podemos esperar que si una civilización extraterrestre ya está explorando el cosmos con sondas Von Neumann, tomaron precauciones similares!

 

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